希土類含有層状酸化物の静電自己組織的構築

• Project/Area Number: 16080215
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 松本 泰道 Kumamoto University, 大学院・自然科学研究科, 教授 (80114172)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鯉沼 陸央 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 講師 (70284742) ; 伊田 進太郎 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (70404324)
• Project Period (FY): 2004 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥25,300,000 (Direct Cost: ¥25,300,000); Fiscal Year 2007: ¥4,900,000 (Direct Cost: ¥4,900,000); Fiscal Year 2006: ¥8,200,000 (Direct Cost: ¥8,200,000); Fiscal Year 2005: ¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000); Fiscal Year 2004: ¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000)
• Keywords: 発光 / ナノシート / 希土類 / 光電気化学 / エネルギー移動 / 酸化チタン / 酸化ニオブ / 層状酸化物 / 自己組織 / ユーロピウム / ユーロビウム / テルピウム / チタン酸化物

Research Abstract

本年度の研究成果としては以下のように2件が挙げられる。
1.Ti-Oナノシートの層間にEuイオンを挟んだLBL膜(赤色発光)とNb-O層間にTbイオンを挟んだLBL膜(緑色発光)の両者についてこれらをダイヤモンド電極表面に付着させ、発光測定装置の中にセットし、その電極の電位を変化させて発光の強度を測定した。その結果、各膜中の希土類イオンは、各ナノシートのフラットバンド電位より貴になったとき発光し、卑の電位では発光しなかった。これは希土類イオンが貴の電位ではナノシートの価電子帯に生成したホールにより酸化されて+3が生じ発光すること、一方、卑の電位では伝導帯に生成した電子により還元されて+2になり、発光しなくなったと考えられた。このように電位によって発光が制御できるということは、膜の電圧制御で発光が制御できる素子の開発につながると期待される。
2.AサイトにEuイオンやTbイオンを含むTi-OとNb-Oペロブスカイトナノシートを作製し、その発光特性を調査した。その結果、Ti-OとEuからなるペロブスカイトのAサイトにGdイオンを共ドープすることによりEuの赤の発光は百倍増加した。一方Nb-0とTbからなるペロブスカイトのAサイトにLaイオンを共ドープしたものは、緑の発光が10倍増加した。この現象は共ドープした希土類イオンがエネルギー移動の間接的レベルとして働いていることによる。また、出発材料の層状化合物では、それぞれの希土類イオンの励起発光が生じるのに対して、ナノシートにするとナノシートの励起によるエネルギー移動が主になることが観察された。また、ナノシート溶液に磁場をかけるとその方向により発光が変化した。これはナノシートが磁場に対して平衡に並ぶからであると判定された。

Research Products

• [Journal Article] Dynamic control of photoluminescence for self-assembled nanosheet films intercalated with lanthanide ions by using a photoelectrochemical reaction (2008)
  • Author(s): Shintaro Ida
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition 47巻13号 Pages: 2480-2483
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new approach for the synthesis of layered niobium sulfide and restacking route of NbS_2 nanosheet (2008)
  • Author(s): Kazuyoshi Izawa
  • Journal Title: Journal of Solid State Chemistry 181巻2号 Pages: 319-324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of a Blue Luminescent Nanosheet Derived from Layereed Perovskite Bi_2SrTa_2O_9 (2007)
  • Author(s): Shintaro Ida
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society 129巻 Pages: 8956-8957
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoluminescence property of titanate layered oxide intercalated with Tb^<3+> ions by electrostatic self-assembly deposition method (2007)
  • Author(s): Shintaro Ida, Chikako Ogata, Taishi Inoue, Kazuyoshi Izawa, Ugur Unal, Ozge Altuntasoglu, Yasumichi Matsumoto
  • Journal Title: Chemistry Letters Vol.36 No.1 Pages: 158-159
  • NAID: 10018663802
• [Journal Article] Photoluminescence spectral change in layered titanate oxide intercalated with hydrated Eu^<3+> (2006)
  • Author(s): Shintaro Ida, Ugur Unal, Kazuyoshi Izawa, Ozge Altuntasoglu, Chikako Ogata, Taishi Inoue, Kenji Shimogawa, Yasumichi Matsumoto
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B Vol.110 No.47 Pages: 23881-23887
• [Journal Article] Photoluminescence properties of multilayer oxide films intercalated with rare earth ions by the layer-by-layer technique (2006)
  • Author(s): Shintaro Ida, Kazuhiko Araki, Ugur Unal, Kazuyoshi Izawa, Ozge Altuntasoglu, Chikako Ogata, Yasumichi Matsumoto
  • Journal Title: Chemical Communications No.34 Pages: 3619-3621
• [Journal Article] Photoelectrochemical Oxidation of Methanol on Oxide Nanosheets (2006)
  • Author(s): Kazuyoshi Izawa, Takashi Yamada, Ugur Unal, Shintaro Ida, Ozge Altuntasoglu, Michio Koinuma, Yasumichi Matsumoto
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B Vol.110, No.10 Pages: 4645-4650
• [Journal Article] Visible Light Photoelectrochemical Activity of K_4Nb_6O_<17> Intercalated with Photoactive Complexes by Electrostatic Self-assembly Deposition (2006)
  • Author(s): Ugur Unal, Yasumichi Matsumoto, Naoko Tamoto, Michio Koinuma, Masato Machida, Kazuyoshi Izawa
  • Journal Title: Journal of Solid State Chemistry Vol.179, No.1 Pages: 33-40
• [Journal Article] Synthesis and Photoluminescent Properties of Titanate Layered Oxides Intercalated with Lanthanide Cations by Electrostatic Self-assembly Methods (2005)
  • Author(s): Yasumichi Matsumoto, Ugur Unal, Yoshitaka Kimura, Shunsuke Ohashi, Kazuyoshi Izawa
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry B Vol.109, No.26 Pages: 12748-12754
• [Presentation] 光電気化学反応を用いた無機ナノシート・希土類イオン積層膜の発光制御 (2008)
  • Author(s): 伊田進太郎
  • Organizer: 電気化学会第75回大会
  • Place of Presentation: 山梨県甲府市武田、山梨大学
  • Year and Date: 2008-03-30
• [Presentation] Synthesis and luminescence properties of nanosheets derived from layered perovskite Ln_<2-X>Eu_XTi_3O_<10> (2008)
  • Author(s): Chikako Ogata
  • Organizer: The First International Student Conference on Advanced Science and Technologies (ICAST) Kumamoto 2008
  • Place of Presentation: 熊本県熊本市、熊本大学工学部百周年記念館
  • Year and Date: 2008-03-14
• [Presentation] 希土類含有層状酸化物の静電自己組織的構築 (2007)
  • Author(s): 伊田進太郎
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金平成16年度発足特定領域研究「希土類系物質のパノスコピツク形態制御と高次機能設計」平成19年度希土類若手研究発表会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市東区、休暇村志賀島
  • Year and Date: 2007-10-11
• [Presentation] 希土類含有ナノシー卜薄膜の作製とその評価 (2007)
  • Author(s): 緒方盟子
  • Organizer: 2007年電気化学秋季大会
  • Place of Presentation: 東京都目黒区大岡山、東京工業大学大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] 希土類含有層状酸化物の発光特性に及ぼすpH効果 (2007)
  • Author(s): 緒方盟子
  • Organizer: 第44回化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 福岡県北九州市小倉北区、北九州国際会議場
  • Year and Date: 2007-07-07
• [Presentation] 希土類含有ナノシートの合成とその発光特性 (2007)
  • Author(s): 伊田進太郎
  • Organizer: 第24回希土類討論会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市東区、九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2007-05-18
• [Presentation] pHに依存するEu^<3+>含有チタン層状酸化物の発光 (2007)
  • Author(s): 緒方盟子
  • Organizer: 第24回希土類討論会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市東区、九州大学医学部百年講堂
  • Year and Date: 2007-05-18